La ligne de Petite Ceinture est une ancienne ligne de chemin de fer à double voie qui faisait le tour de Paris à l'intérieur des boulevards des Maréchaux. Mise en service en 1862, elle est aujourd'hui en grande partie inutilisée et amputée d'une partie de sa longueur.
Vers le milieu du XIXe siècle, la construction des premières radiales ferroviaires françaises au départ de Paris est réalisée sans aucun plan d'ensemble visant à raccorder les gares terminales des différentes compagnies. Durant une dizaine d'années, celles-ci ont pu établir à leur guise leur propre gare sur des terrains périphériques encore quasiment vierges de bâtiments :
Cette situation anarchique fait de la capitale un point de rupture de charge obligatoire, les échanges des voyageurs et des marchandises entre les sept terminus parisiens s'effectuant tant bien que mal par une voirie urbaine au tracé encore incomplet.
Par ailleurs, la Ville de Paris se dote à partir de 1841 de fortifications pour protéger ses nouvelles limites ; il s'avère nécessaire de pouvoir les approvisionner depuis l'intérieur de la ville fortifiée, que ce soit en soldats, en ravitaillements ou en armements.
Les compagnies étant réticentes à réaliser un système d'échange entre elles, c'est le gouvernement qui va s'intéresser au raccordement des gares de Paris par une ligne circulaire dont le tracé s'inscrira dans la nouvelle enceinte fortifiée et dont le chantier procurera du travail aux chômeurs de la ville... Cette ligne de "ceinture" sera construite aux frais de l'État, avec une contribution forfaitaire d'un million de francs pour les cinq compagnies concernées, qui devront en outre se réunir en syndicat pour l'exploitation commune de la jonction.
À l'origine, cette ligne de 32 km de long a un double intérêt : relier entre elles les lignes radiales qui partent des grandes gares parisiennes et permettre les échanges de fret entre les réseaux, et desservir les fortifications de Paris par l'intérieur pour des raisons stratégiques. La ligne de Petite Ceinture court donc le long des boulevards des Maréchaux, soit sur des viaducs, soit en tranchée, parfois dans des tunnels.
La première section de la Ceinture est mise en service le 11 décembre 1852 des Batignolles jusqu'aux voies de la compagnie du Nord, à La Chapelle, puis les mises en service se succèdent : 25 mars 1854 , de La Chapelle à Bercy, le 2 mai 1854 pour la ligne d'Auteuil, le 25 février 1868 le chemin de fer de Rive Gauche (Auteuil à Ivry, via Grenelle) et l'embranchement du Champ de Mars... Le dernier tronçon de la ligne est livré le 25 mars 1869, un raccordement direct entre Clichy (ceinture rive droite) et Courcelles (ligne d'Auteuil).
Toutefois, la guerre de 1870 met en évidence la capacité insuffisante de la ligne, ce qui aboutit à la création de la Grande Ceinture, qui ouvre en 1877, amenant à la réduction progressive du trafic de fret en transit, et libérant des sillons pour le service voyageur.
Il faut noter que, Rive droite, la ligne avait d'abord été construite à niveau. Les passages à niveau seront supprimés pour l'Exposition universelle de 1889, par relèvement de la plate-forme d'environ 5 mètres, à l'Est, notamment cours de Vincennes, et abaissement de la plate-forme sur 6 à 7 mètres, au Nord. Il convient de rappeler que ceci avait été fait dans le but de faciliter la circulation aux carrefours.
En 1855, la Ceinture (Rive droite) transporte 780.000 T. de fret, dont 20.000 en trafic local et le reste en transit entre les grands réseaux.
Le trafic voyageur commence le 14 juillet 1862 entre Batignoles-Clichy et La Rapée-Bercy, puis, progressivement, il concerne toute la ligne. Le trafic voyageurs passe de 5 millions en 1878 à 39 millions en 1900, année record liée à l'exposition universelle. Après cette date, le trafic voyageur baisse avec l'ouverture progressive du métro par la CMP et le Nord-Sud, malgré une améloration lors de la desserte de l'exposition coloniale de 1931 par la station Claude Decaen.
Après plusieurs tentatives infructueuses pour céder la ligne à la CMP, le Syndicat de la Ceinture, confronté à d'importantes difficultés financières, obtient de l'État l'autorisation de supprimer le service voyageur le 22 juillet 1934.
La STCRP, ancêtre de la RATP, met immédiatement en service une ligne de bus, la ligne PC (aujourd'hui PC1, PC2 et PC3, et T3).
La partie ouest, entre Pont-Cardinet et Auteuil, connue sous le nom de ligne d'Auteuil, est exploitée jusqu'en 1985, date de début des travaux de la branche nord du RER C, mise en service en 1988. le raccordement entre Pont-Cardinet et Pereire n'est pas intégré à la ligne C ; il est exploité jusqu'en juillet 1996 en navette, remplacée depuis par des bus.
Le viaduc d'Auteuil reliant le boulevard Victor dans le XVe arrondissement à la porte d'Auteuil dans le XVIe et qui franchissait la Seine a été démoli en 1958, supprimant la connexion entre l'Ouest et le Sud du réseau.
À partir de 1934, la ligne de petite ceinture n'est plus utilisée que par des trains de marchandises. Au sud, elle dessert les usines Citroën de Grenelle (aujourd'hui parc André Citroën) jusqu'en 1976, les abattoirs de Vaugirard (actuellement parc Georges Brassens) jusqu'en 1979 et la Gare de Paris-Gobelins (sous le quartier des Olympiades dans le XIIIe arrondissement) jusqu'en 1991. Au nord et à l'est, les lignes sont utilisées pour les transfert de trains entre gares jusqu'à la fin des années 1980. Le trafic de trains de marchandises se poursuit jusqu'au début des années 1990.
La ligne de petite ceinture consiste actuellement en 23 km de voies ferrées entre la porte de Clichy au nord et le boulevard Victor au sud, en passant par l'Est de Paris. La partie Ouest a été totalement déferrée et devrait faire prochainement l'objet d'une convention d'utilisation entre le propriétaire (RFF) et la Ville de Paris. La ligne est par ailleurs interrompue à la hauteur des travaux de l'avenue de France (XIIIe arrondissement) depuis des années. Le raccordement du boulevard Victor – également connu sous le nom de " point X " – a été coupé pendant quelques mois pour remise à niveau technique et est rouvert depuis début 2007 pour donner accès à la base arrière de travaux pour l'extension de la ligne de tramway T2 vers Porte de Versailles (qui empruntera un itinéraire le long du périphérique). La voie intérieure est également coupée sur quelques mètres sous la rue Manin, pour faire place à l'ancrage d'un poteau de soutènement de cette rue.
Aujourd'hui, la ligne de la Petite Ceinture est laissée à l'abandon sur la majorité de son parcours. Certains ouvrages d'art de la petite ceinture sont cependant entretenus ou améliorés. Ainsi, courant 2006, le pont au-dessus de l'avenue de Flandre a été élargi. L'exploitant (SNCF) a réalisé en 2007 une étude portant sur les parties Est et Nord, visant à déterminer l'état des infrastructures afin d'établir des estimations chiffrées de remise en état partiel.
Certaines sections de la petite ceinture servent de dépotoir, au grand dam des riverains respectueux de leur environnement. On peut y observer de nombreuses variétés de plantes et d'arbres, et même plus de 1 500 Chauve-souris de l'espèce pipistrelle, dans un tunnel près de la porte de Vanves (concentration considérée comme la plus grande colonie d'Île-De-France).
L'accès des piétons à la petite ceinture est strictement interdit (Art. 5 du décret du 22 mars 1942, modifié par le décret 69-601 du 10 juin 1969 - J.O. du 23 août 1942) et la plupart des accès sont grillagés ou murés, ce qui n'empêche pas certains promeneurs de s'y retrouver régulièrement. Cette interdiction est analogue à celle qui concerne les forêts et autres terrains privés.
Plusieurs projets ont été évoqués pour une réutilisation de la ligne de petite ceinture :
Dans le sens des aiguilles d’une montre, on trouve en commençant à l’ouest :